本發(fā)明涉及機(jī)器人控制，特別涉及一種分揀機(jī)器人的控制裝置及方法。

背景技術(shù)：

1、隨著電子商務(wù)和智能制造行業(yè)的快速發(fā)展，產(chǎn)品分揀面臨新的壓力。傳統(tǒng)的人工分揀方式在效率上無法滿足日益增長的物流分揀需求，市場對(duì)于自動(dòng)化、智能化的分揀機(jī)器人需求迫切。同時(shí)，人工智能、機(jī)器視覺等高新技術(shù)的發(fā)展也為分揀機(jī)器人的研發(fā)與部署提供了技術(shù)支持。這些技術(shù)的應(yīng)用使得分揀機(jī)器人能夠更準(zhǔn)確地識(shí)別物品信息，提高分揀效率和準(zhǔn)確性。另一方面，由于行業(yè)普遍面臨的成本壓力和環(huán)保政策，分揀機(jī)器人的低成本實(shí)現(xiàn)成為主流市場需求。分揀機(jī)器人的技術(shù)難點(diǎn)和組成核心是其控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)應(yīng)包含對(duì)機(jī)械臂舵機(jī)的運(yùn)動(dòng)學(xué)控制、對(duì)分揀目標(biāo)的識(shí)別與定位等功能，系統(tǒng)的機(jī)械控制精準(zhǔn)度、目標(biāo)識(shí)別準(zhǔn)確度、人機(jī)交互智能度決定了分揀機(jī)器人的整體性能。

2、盡管開發(fā)高可靠性、高智能化、低成本化的分揀機(jī)器人控制系統(tǒng)成為重要的研究方向，但在保證一定的控制精度、處理速度、運(yùn)行穩(wěn)定性等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)前提下完成成本控制仍是業(yè)界公認(rèn)的難點(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供一種分揀機(jī)器人的控制裝置及方法，以解決在保證一定的控制精度、處理速度、運(yùn)行穩(wěn)定性等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)下難以進(jìn)行成本控制等問題。

2、本發(fā)明第一方面實(shí)施例提供一種分揀機(jī)器人的控制裝置，包括：機(jī)械臂，所述機(jī)械臂設(shè)置于目標(biāo)待分揀區(qū)域與分揀區(qū)域之間，以響應(yīng)于控制指令，執(zhí)行分揀待分揀物品對(duì)應(yīng)的分揀動(dòng)作；圖像采集設(shè)備，所述圖像采集設(shè)備設(shè)置于所述目標(biāo)待分揀區(qū)域，以采集所述目標(biāo)待分揀區(qū)域的全景圖像；機(jī)械主控子系統(tǒng)，所述機(jī)械主控子系統(tǒng)分別與所述機(jī)械臂和所述圖像采集設(shè)備連接，以根據(jù)所述全景圖像生成控制所述機(jī)械臂對(duì)所述待分揀物品進(jìn)行分揀的控制指令；視覺主控子系統(tǒng)，所述視覺主控子系統(tǒng)與所述機(jī)械主控子系統(tǒng)相連，用于根據(jù)目標(biāo)分揀需求識(shí)別并定位所述全景畫面中的分揀目標(biāo)對(duì)象；操作設(shè)備，所述操作設(shè)備與所述視覺主控子系統(tǒng)相連，用于顯示所述全景圖像，并發(fā)送操作人員的抓取任一或任一類目標(biāo)的高優(yōu)先級(jí)指令；遠(yuǎn)程終端子系統(tǒng)，所述遠(yuǎn)程終端子系統(tǒng)與所述機(jī)械主控子系統(tǒng)連接，用于監(jiān)視所述機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)信息，以根據(jù)所述運(yùn)動(dòng)信息生成機(jī)械臂參數(shù)調(diào)整指令。

3、可選地，所述機(jī)械主控子系統(tǒng)包括：

4、視覺預(yù)處理模塊，用于接收并處理所述圖像采集設(shè)備的全景圖像，以獲得視頻流數(shù)據(jù)，并所述視頻流數(shù)據(jù)整備為hdmi協(xié)議傳輸至所述視覺主控子系統(tǒng)；

5、綜合通信a模塊，用于校驗(yàn)所述機(jī)械主控子系統(tǒng)與所述視覺主控子系統(tǒng)之間的待分揀目標(biāo)信息，以獲得目標(biāo)信息；

6、機(jī)械臂控制模塊，用于接收所述目標(biāo)信息，以根據(jù)所述目標(biāo)信息生成控制所述機(jī)械臂進(jìn)行分揀的控制指令，并將所述機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)信息映射至所述遠(yuǎn)程終端子系統(tǒng)上。

7、可選地，所述綜合通信a模塊設(shè)有f1線程、f2線程和f3線程三個(gè)同步線，其中，

8、所述f1線程用于采用uart協(xié)議通信校驗(yàn)所述視覺主控子系統(tǒng)發(fā)送的所述待分揀目標(biāo)信息，以獲得所述目標(biāo)信息，并將所述目標(biāo)信息發(fā)送至所述機(jī)械臂控制模塊；

9、所述f2線程用于通信所述視覺主控子系統(tǒng)當(dāng)前機(jī)械臂完成分揀，需更新所述分揀目標(biāo)對(duì)象，否則通信所述視覺主控子系統(tǒng)核準(zhǔn)信息；

10、所述f3線程用于接收所述遠(yuǎn)程終端子系統(tǒng)發(fā)送的機(jī)械臂參數(shù)調(diào)整指令。

11、可選地，所述目標(biāo)信息包括檢驗(yàn)信息、待分揀目標(biāo)對(duì)象類別、待分揀目標(biāo)對(duì)象水平面橫向坐標(biāo)、待分揀目標(biāo)對(duì)象水平面縱向坐標(biāo)以及待分揀目標(biāo)對(duì)象相對(duì)于分揀完成后預(yù)期角度的水平方向旋轉(zhuǎn)角度。

12、可選地，所述視覺主控子系統(tǒng)包括：

13、視覺解算模塊，用于接收所述機(jī)械主控子系統(tǒng)的視頻流數(shù)據(jù)，利用神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型識(shí)別所述視頻流數(shù)據(jù)中的分揀目標(biāo)對(duì)象，并根據(jù)手眼標(biāo)定所述分揀目標(biāo)對(duì)象，以生成目標(biāo)數(shù)據(jù)隊(duì)列；

14、綜合通信b模塊，用于為所述視覺主控子系統(tǒng)和所述機(jī)械主控子系統(tǒng)提供通信接口，以傳輸通信內(nèi)容和所述目標(biāo)信息；

15、人機(jī)交互模塊，用于展示分揀實(shí)時(shí)情況，并通過所述操作設(shè)備發(fā)送操作人員指示的抓取任一或任一類目標(biāo)的高優(yōu)先級(jí)指令。

16、可選地，所述遠(yuǎn)程終端子系統(tǒng)包括：

17、綜合通信c模塊，用于配合所述機(jī)械主控子系統(tǒng)的綜合通信a模塊工作；

18、數(shù)字孿生模塊，用于在虛擬場景中搭建仿真機(jī)械臂，以使用真實(shí)物理參數(shù)模擬所述機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)；

19、參數(shù)調(diào)整模塊，用于對(duì)所述機(jī)械臂的手眼標(biāo)定進(jìn)行修正，得到所述機(jī)械臂參數(shù)調(diào)整指令，并根據(jù)所述機(jī)械臂的部署環(huán)境的光線條件調(diào)整所述圖像采集設(shè)備的視覺參數(shù)。

20、本發(fā)明第二方面實(shí)施例提供一種分揀機(jī)器人的控制方法，包括：

21、利用圖像采集設(shè)備采集目標(biāo)待分揀區(qū)域的全景圖像，并將所述全景圖像發(fā)送至機(jī)械主控子系統(tǒng)；

22、通過所述機(jī)械主控子系統(tǒng)將所述全景圖像發(fā)送至視覺主控子系統(tǒng)，通過所述視覺主控子系統(tǒng)識(shí)別并定位所述全景圖像中的分揀目標(biāo)對(duì)象，并將所述全景圖像發(fā)送至操作設(shè)備；

23、利用所述機(jī)械主控子系統(tǒng)控制機(jī)械臂將所述分揀目標(biāo)對(duì)象抓取至分揀區(qū)域，并將所述機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)信息發(fā)送至遠(yuǎn)程終端子系統(tǒng)；

24、通過所述遠(yuǎn)程終端子系統(tǒng)分析所述運(yùn)動(dòng)信息，以生成機(jī)械臂參數(shù)調(diào)整指令；

25、通過所述操作設(shè)備顯示所述全景圖像，并發(fā)送操作人員的抓取任一或任一類目標(biāo)的高優(yōu)先級(jí)指令。

26、本發(fā)明第三方面實(shí)施例提供一種電子設(shè)備，包括：存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器上并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序，以實(shí)現(xiàn)如上述實(shí)施例所述的分揀機(jī)器人的控制方法。

27、本發(fā)明第四方面實(shí)施例提供一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，該計(jì)算機(jī)程序/指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上的分揀機(jī)器人的控制方法。

28、本發(fā)明第五方面實(shí)施例提供一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，所述計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)存儲(chǔ)計(jì)算機(jī)程序，該程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)如上的分揀機(jī)器人的控制方法。

29、本發(fā)明實(shí)施例提出的分揀機(jī)器人的控制裝置及方法，采用fpga平臺(tái)部署機(jī)械主控子系統(tǒng)，發(fā)揮并行處理優(yōu)勢(shì)，有效解決了機(jī)器人控制系統(tǒng)的運(yùn)行速度問題；采用npu設(shè)備完成視覺主控子系統(tǒng)，發(fā)揮其對(duì)神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型的加速作用，提升了機(jī)器人控制系統(tǒng)的目標(biāo)識(shí)別速度；在通用計(jì)算機(jī)上部署遠(yuǎn)程終端子系統(tǒng)，增強(qiáng)了系統(tǒng)的部署靈活性；三個(gè)核心子系統(tǒng)協(xié)同工作實(shí)現(xiàn)了低成本、高智能化的完成目標(biāo)識(shí)別和分揀任務(wù)。

30、本發(fā)明附加的方面和優(yōu)點(diǎn)將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發(fā)明的實(shí)踐了解到。

技術(shù)特征：

1.一種分揀機(jī)器人的控制裝置，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分揀機(jī)器人的控制裝置，其特征在于，所述機(jī)械主控子系統(tǒng)包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的分揀機(jī)器人的控制裝置，其特征在于，所述綜合通信a模塊設(shè)有f1線程、f2線程和f3線程三個(gè)同步線，其中，

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的分揀機(jī)器人的控制裝置，其特征在于，所述目標(biāo)信息包括檢驗(yàn)信息、待分揀目標(biāo)對(duì)象類別、待分揀目標(biāo)對(duì)象水平面橫向坐標(biāo)、待分揀目標(biāo)對(duì)象水平面縱向坐標(biāo)以及待分揀目標(biāo)對(duì)象相對(duì)于分揀完成后預(yù)期角度的水平方向旋轉(zhuǎn)角度。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分揀機(jī)器人的控制裝置，其特征在于，所述視覺主控子系統(tǒng)包括：

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分揀機(jī)器人的控制裝置，其特征在于，所述遠(yuǎn)程終端子系統(tǒng)包括：

7.一種分揀機(jī)器人的控制方法，其特征在于，采用權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的分揀機(jī)器人的控制系統(tǒng)，包括以下步驟：

8.一種電子設(shè)備，其特征在于，包括：存儲(chǔ)器、處理器及存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)器上并可在所述處理器上運(yùn)行的計(jì)算機(jī)程序，所述處理器執(zhí)行所述程序，以實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求7所述的分揀機(jī)器人的控制方法。

9.一種計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品，其特征在于，該計(jì)算機(jī)程序/指令被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)權(quán)利要求7所述的分揀機(jī)器人的控制方法。

10.一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其特征在于，該程序被處理器執(zhí)行，以用于實(shí)現(xiàn)如權(quán)利要求7所述的分揀機(jī)器人的控制方法。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及機(jī)器人控制技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種分揀機(jī)器人的控制裝置及方法，其中，方法包括：機(jī)械臂，用于響應(yīng)于控制指令，執(zhí)行分揀待分揀物品對(duì)應(yīng)的分揀動(dòng)作；圖像采集設(shè)備，用于采集目標(biāo)待分揀區(qū)域的全景圖像；機(jī)械主控子系統(tǒng)，用于根據(jù)全景圖像生成控制機(jī)械臂對(duì)待分揀物品進(jìn)行分揀的控制指令；視覺主控子系統(tǒng)，用于根據(jù)目標(biāo)分揀需求識(shí)別并定位全景畫面中的分揀目標(biāo)對(duì)象；操作設(shè)備，用于顯示全景圖像，并發(fā)送操作人員的抓取任一或任一類目標(biāo)的高優(yōu)先級(jí)指令；遠(yuǎn)程終端子系統(tǒng)，用于監(jiān)視機(jī)械臂的運(yùn)動(dòng)信息，以根據(jù)運(yùn)動(dòng)信息生成機(jī)械臂參數(shù)調(diào)整指令。由此，解決了在保證一定的控制精度、處理速度、運(yùn)行穩(wěn)定性等關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)下難以進(jìn)行成本控制等問題。

技術(shù)研發(fā)人員：王錕,梅雨,楊光佑
受保護(hù)的技術(shù)使用者：武漢大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9